德国2030年实现“自由能源”之路

世界气候与地缘政治危机日益加剧。俄乌冲突后，世界著名智库RethinkX发表最新报告说[1]，德国仅靠太阳能、风能和电池储能(SWB)，就可在2030年前实现“能源自由”。报告说，“随着重新考虑对俄罗斯石油和天然气进口的依赖，德国正面临前所未有的能源供应危机。但这场危机也提供了独特的机会。在未来十年内，德国能以低于本国目前年度化石燃料支出的成本，建立完全自给自足的零成本清洁能源系统，从而引领世界，为大胆的长期能源安全和经济繁荣的新时代奠定基础。

• 通过太阳能、风能、电池储能以及电动汽车(EV)的加速颠覆，到2035年，德国可满足其在电力、交通、商业和住宅供暖方面的所有能源需求，无需建设更多的传统能源或氢能源产能。该系统一旦建成，将使德国无需在化石燃料进口上更多地支出。根据2021年的数据，这将在几十年内每年节省约1000亿美元。

• 这种新清洁能源系统并不代表与旧系统的“一对一”替代，也不用透过传统能源范式的视角来理解。新能源系统会有与现有系统不同的动力和特性。它代表能源系统彻底的“阶段性的转变”(phase transformation)，即真正的自给自足、稳定和安全。它还将为前所未有的繁荣铺平道路，在一年中的大部分时间里，以零边际成本，为德国生产五倍于目前需求的电力，实际上将使德国能够不依赖外部因素，几乎免费地生产能源。

• 正如互联网和智能手机颠覆印刷新闻，带来全新的零边际成本的信息系统，从而在整个经济中催生了新的商业模式和非凡的财富创造机会一样，零成本的能源将创造全新的能源系统，有根本性的、独特的属性，将彻底改变我们所知的全球经济。这将是革命性的变革。

• 这是个更简单的战略，专注少数已存在的关键技术，改变我们经济的整个基础，而不是漫无边际的“上述所有”的方法。但简单并不意味着容易，需要理解主要系统性变化的关键驱动因素和各种手段。无需寄希望于“突破性”或“神奇的”，以及目前还不成熟的技术，而是专注加速现有技术的成本和功能改进。这就需要释放企业家精神，撬动市场，加速新兴清洁能源系统的新商业模式和产品创新，无需繁重的国家干预。

相关背景

应对当前挑战的关键是，充分理解技术颠覆、其地缘政治影响及其竞争后果。

2014年，RethinkX联合创始人托尼·塞巴在其著作《能源和交通的清洁颠覆》中预测，未来20年内，太阳能、风能、电池储能(SWB)以及电动和自动驾驶汽车(E-AV)的成本指数级下降和性能提升，将不可避免地颠覆能源和交通行业。而这正在发生。

2016年，塞巴和另一位联合创始人詹姆斯·阿比布在美国军事智库首次会面，他们在那里警告军方领导人，这些颠覆将减少对化石燃料的需求，导致动荡和不稳定，为俄罗斯在21世纪20年代初的侵略(包括外部和内部)创造条件。塞巴和阿比布意识到，世界还没有为21世纪20年代即将到来的大规模技术颠覆做好准备，这促使他们共同创建了RethinkX。该智库首次发布了一份报告，分析了电动汽车对内燃机的破坏，可能对石油行业构成生存威胁。

到2020年，随着颠覆性技术的成本越来越低，世界已越过不可避免的根本性变革的临界点，无论是对能源还是对交通运输的颠覆，都是如此。社会面临进入新兴体系的分歧点：要么利用技术颠覆，适应并上升到顶端;要么予以抵制，导致衰落和崩溃。

研究重点

1. 未来十年，太阳能、风能和电池储能(SWB)将比传统能源便宜70%。因此，在10年内，纯粹由于经济因素，SWB对能源行业的颠覆以及电动汽车和后来的自动驾驶汽车(E-AV)对交通行业的颠覆势不可挡，意味着SWB利用市场提供了最快的转型途径。不过，这个过程可能因社会选择而延迟或加速。

2. 德国现有的电力需求自给自足和独立，足可加速实现颠覆，在10年内总成本为3670亿美元，相当于每年367亿美元，低于德国目前每年约410亿美元的化石燃料补贴，也不到德国2020年GDP的1%。

3. 德国在电力、交通、商业和住宅供暖方面的能源完全自给自足和独立，可以加速实现颠覆，在10-15年内总成本为1.47万亿美元，排除了对新的传统能源投资或氢气的任何需求。

4. 这些都是一次性成本。如果从现在到2035年每年都进行最大的投资，每年的支出将达到1130亿美元。这相当于德国GDP的2.9%：低于德国预计2021年在石油和天然气进口和化石燃料补贴上的总支出(1210亿美元)，也低于2020年“新冠激励”的支出。一旦建起新系统，将产生大量免费的剩余能源，也将不再继续依赖化石燃料。这意味着，2035年后，这个体系将在随后的几十年里节省数万亿美元。

5. RethinkX的假设基于市场驱动的各种投资。然而，如果政府认为这是一场生存危机，需要政府为该系统的成本提供资金，它将为德国经济提供巨大的竞争优势，而不是德国目前的化石燃料支出。

6. 这些清洁技术颠覆代表一场“力争上游”的竞赛。无需权衡，它们将使德国能够同时实现能源独立(有相关的地缘政治利益)、能源脱碳(有相关的气候变化利益)和零成本的能源过剩(有相关的经济利益)。

深入研究

德国财政部长克里斯蒂安·林德纳(Christian Lindner)曾说，“可再生能源是自由能源”，德国已迈出非凡的一步，提出净零排放的可再生能源目标，旨在到2035年用太阳能和风能满足所有的电力需求，并在未来四年投入2160亿美元。然而，RethinkX的初步分析展示，德国可以走得更远，提前至2030年就能实现全部电力自给自足，2035年即可实现全部能源自给自足。

1. 10年内，太阳能、风能和电池储能(SWB)颠覆能源行业，电动和自动驾驶汽车(E-AV)颠覆交通行业，不可避免。

在整个人类历史上，同样的颠覆模式已发生过多次。在10-15年的时间内，随着新技术成本的下降，人们接受新技术呈S型曲线。其第一阶段的特点是加速(或指数)增长，由自我强化的反馈循环驱动，使新技术越来越有竞争力，同时使旧技术越来越没有竞争力。

现今，太阳能、风能、电池储能和电动汽车都在遵循同样的颠覆模式。因此，RethinkX应预计这一过程的大部分将在21世纪20年代发生，并在30年代完成。

对颠覆的主要误解是，新技术仅仅是旧技术的同类替代，并不会改变这个行业、部门或社会。这在某些颠覆中确实发生过;但在许多情况下，我们经历了“阶段性变化的颠覆”。在这种情况下，出现了全新的系统。正如巴克明斯特·富勒(Buckminster Fuller)[2]指出的“毛毛虫不会说它会变成蝴蝶”。

技术颠覆可能导致阶段性变化，致使系统从根本上转向全新的配置。新的商业模式，新的价值创造模式，新的市场，最重要的是出现了全新的社会和经济的可能性空间。这在以前是不可能的，甚至常常是无法想象的。汽车不仅是20世纪交通领域的一个转折点，而且是从住房到战争再到地缘政治方方面面的转折点。互联网是最近“阶段性变化”的例子。计算机不仅取代了打字机和铅笔，而且大量的边际成本接近于零的信息和通信，使一个全新的系统得以出现，深刻地影响了人类生活的方方面面。

信息世界发生的事情，即将在电子世界发生。SWB能源颠覆与过剩的、边际成本接近零的电力有类似的特性，因此也代表导致全新能源系统的“阶段性变化”，具有深远的影响和可能性。至关重要的是，德国的政策制定者、投资者、公民领袖和公民必须理解这种颠覆，这样国家才能为即将到来的非凡机遇做好准备。

图1 颠覆模式

2. 德国现有电力需求的独立和自给自足，可通过加速清洁能源的颠覆来实现，10年内总成本为3670亿美元。

RethinkX的研究表明，太阳能、风能和电池储能的许多不同组合，可100%满足德国大约500TWh的电力需求。但其中某些比其他的成本更高，部署速度也更慢。RethinkX创建了“清洁能源U型曲线”，作为一种分析工具，用于确定最低成本的SWB组合[3]。清洁能源U型曲线显示，对于所有地区来说，过多建设的发电能力是现有需求的数倍，大大降低了电池储能的需求。因此，在度过冬季最黑暗的日子时，大大降低了系统的总成本。它还表明，对SWB的额外投资导致发电能力的极大增加。这使得一年中大部分时间以零边际成本生产的电力，产生了巨大的盈余。

因此，所有的SWB系统都将产生多余的电力，因为它们的容量必须满足“黑暗无风”(dark lull)期间的需求，而黑暗无风是阳光和风能最缺乏的时期。由于太阳能和风能的剩余电力是清洁的，总体边际成本接近于零，RethinkX将其称为“清洁能源超级电力”或简称为“超级电力”。

在德国，满足所有电力需求的成本最低的SWB系统，每年将额外产生130 TWh的超级电力。然而，SWB基建投资的回报非常大，极大地改变了能源经济。在最低成本配置的基础上再增加20%的投资，超级电力将增加375%，达到每年615 TWh。

历史证明，从最广泛意义上讲，能源的丰富可以促进社会和经济的发展。廉价、清洁能源的过剩，将给整个德国的经济和社会带来变革。超级电力的潜在应用包括海水淡化和处理、废物处理和再循环、金属冶炼和精炼、化学加工和制造、加密电子货币采矿、分布式计算和通信以及除碳。例如，汽车制造商每生产一辆汽车可以节省数百甚至数千美元。

图2 德国的清洁能源U型曲线

图3 德国的“超级电力”

图4 德国的100% SWB电力系统

3. 德国在电力、交通、商业和住宅供暖方面的能源独立和自给自足，可通过加速清洁能源颠覆来实现，在10-15年内总成本为1.47万亿美元。

超过德国现有约500 TWh的电力需求，SWB可彻底改变全国各种形式能源利用的结构。RethinkX对德国100%清洁能源情景的初步分析表明，通过建设900 GW的太阳能容量，600 GW的风能容量和9867 GWh的电池储能容量，可以消除德国发电、住宅和商业供暖以及道路运输使用的所有化石燃料。

这个清洁能源系统将暂时保留德国现有的61 GW核电和18 GW水电作为基本负荷，也暂时保留新系统建设期间的燃气调峰发电能力。还要临时投资于提高效率(例如热泵、保温、智能计量等)，以降低新系统建设期间供暖的能源需求。

德国100%清洁能源方案基建费用要求是，10-15年内1.47万亿美元：即到2035年，每年的支出转化为1130亿美元，低于德国2021年化石燃料进口和补贴方面的支出。2021年，德国石油和天然气进口方面的开支为799亿美元。据估计，德国每年化石燃料补贴为410亿美元，这表明开支高达1200亿美元。2035年后，随着整个能源系统产生巨大的免费剩余能源，德国每十年的节省，即使不超过万亿，也有几千亿美元。

在这种情况下，德国新的100% SWB系统，除了取代现有的500 TWh电力需求外，还将产生1636TWh的超级电力，并为供热和运输提供510TWh的新需求。这意味着新系统惊人的生产能力是目前需求量的五倍。这种清洁能源财富是社会财富的基础。

这里确定的投资成本是构建这个系统一次性基建投资成本。一旦建成，能源生产的大部分将以零边际成本发电，实际上是免费的。廉价而丰富的能源反过来将极大地改变德国的经济和工业能力，产生前所未有的经济和社会效益，同时开辟大量新的商业模式。

这种SWB方案尤其意味着不需要新建核电、水电、地热能、氢能或基础设施。因此，这是最快、最便宜和最安全的方案，德国不仅可以在本世纪余下的时间内实现能源完全自给自足和安全，而且还可为前所未有的繁荣奠定基础。不需要“能源突破”或“能源奇迹”。

图5 德国最大的超级电力方案

4. 技术颠覆代表“力争上游”，因为能源独立(与地缘政治利益相关)、能源脱碳(与气候变化利益相关)和能源超级丰富(与经济和社会利益相关)可同时实现，无需做这些清洁技术的权衡。

能源颠覆不是“一对一”的替代。它代表彻底的“阶段性转变”，将创造全新的能源系统，有新的特性和可能性。现在已过了临界点，颠覆性技术的成本会比现有的技术便宜得多，从而使社会、政府和企业面临严峻的选择：要么适应并崛起;或者抵抗并衰落。

因此，俄罗斯危机为德国在这一阶段的转变发挥了主导作用，创造了前所未有的机会。SWB开始颠覆能源，电动汽车开始颠覆交通，新系统的出现，特别是对于那些选择接受并加速颠覆的地区和国家，创造了非凡的机会。首先遇到并解决这一转变带来挑战的国家，将创造出世界领先的知识、技术和产业，从而在能源领域和所有受影响的行业内，形成竞争的格局。

无需权衡，同时实现能源独立、脱碳和能源过剩的唯一途径[4]，是通过SWB和A-EV清洁技术的颠覆。在当前危机期间做出最佳决策，整体、综合的愿景至关重要。德国可以选择改变自己并领导世界，以此实现创新、影响力、创造就业机会和普遍繁荣的巨大利益，我们曾经看到领先地区在过去的其他阶段性转变(如互联网)中获得了这些好处。

政策建议

RethinkX提供以下政策建议，以加速德国能源和交通的颠覆，并绘制一条通往独立、脱碳和繁荣的“自由能源”之路。

1. 2030年前建成100%太阳能、风能和电池储能的能源基础设施，2035年前建成完整的能源系统。明确国家要制定的目标、挑战和资源安排。

德国能源独立将是个重大的努力，类似于登月计划甚至战争。这就要求德国政府承诺制定明确的目标和时间表，确定需要克服的挑战，以及为实现这些目标要投入哪些资源。RethinkX建议，政府应致力到2030年建成100%的SWB基础设施，以取代目前的电力需求，到2035年实现整个能源系统目标。

这些目标应很明确。跟踪这些目标的指标应公开并不断更新。在创造新产品和服务方面，透明度能加速市场投资和参与。安装的每一块太阳能电池板、购买的每一辆电动汽车和安装的每一台电烤箱都会产生影响，这有助于引起公众兴奋，并将激发广泛的乐观情绪，帮助老行业的工人向新行业过渡。

政府应清楚而简洁地传达，这是旧制度的阶段性转变，要支持努力想象新制度的样子。政府要抵制“权宜之计”性的投资，不用“更清洁”的传统能源系统取代能源系统。“清洁燃料综合症”(氢气、沼气、生物燃料)就像过去失败的“清洁煤”和“清洁柴油”战略那样，也是失败的战略。如需要管道或洞穴储存，那是现有能源系统的一部分，必将遭到颠覆。

清楚地传达需要克服的各种挑战也很重要。有些事变好之前会变得更加糟糕。增产煤炭会增加污染。让核电站运行的时间比之前承诺的要长，意味着还要再忍受几年核反应堆熔毁的阴影。一旦新的SWB系统能生产和储存足够的能量，政府就应承诺关闭这些电厂。这类似于创建一个清晰和公开的“脏能源智能合约”，必然在承诺的时间框架之后或新的SWB基础设施达到商定的最低门槛时执行。德国人会在在未来几年为“额外的肮脏付费”(dirty premium)。

2. 停止对现有能源行业的所有非紧急补贴和其他支持，只在新的SWB系统建设期间，暂时和战略性地支持现有的传统发电。

在当前危机中，可能有必要对现有的化石燃料行业提供紧急补贴和其他支持，作为德国结束对俄罗斯石油和天然气进口依赖的同时，获得国家能源安全的临时措施。这些临时措施可能包括：扩大液化天然气进口，扩大煤炭生产，使关闭的燃煤电厂重新联网，以及推迟关闭核电站。

然而，极其重要的是，德国从一开始就为这些补贴和支持设定时间限制，如这些措施超出绝对必要的范围;并抵制现有行业使用“纾困”等措施的要求，延长其使用寿期的呼吁。传统能源不需要新的基建投资。这些都是战略性的、临时的措施，而不是几十年的投资。更为永久性的“权宜之计”措施可包括，通过热泵和其他能效措施，慢慢减少投资需求。

“自由能源”要求德国打破对所有化石燃料的依赖，而不仅仅是从俄罗斯进口的那些燃料。因此，德国应寻求迅速结束整个价值链上对化石燃料的普遍补贴。据估计，这些补贴高达每年410亿美元。这些资金和所有其他新能源投资，可以完全集中在建立新的SWB清洁能源系统上。

虽然RethinkX建议取消对现有行业的大量政府补贴，但并不建议必须用给SWB的新补贴取而代之。相反，在真正自由和公平的电力市场，推动SWB采用的经济动态本身将为所需的公共和私营部门投资产生激励。额外的国家补贴是不必要的，但可战略性地用于支持和激励这种投资。

RethinkX也不建议征收碳税，因为SWB的成本已大幅下降，并将在本世纪20年代继续下降。现在，只要电力市场在各个层面都是自由、竞争和透明的，单是SWB固有的竞争力就能确保它们吸引公共和私人投资，并以指数方式加速采用。

3. 设计各种层次的自由、开放、透明的能源市场。

由于这种颠覆是由基本经济因素驱动的，因此不需要过度补贴，并可通过确保市场正常运作加速。换句话说，德国可以通过确保自由开放的能源市场，加速“自由能源”的发展。

消除现有的市场壁垒、干预和低效率，可以加速SWB颠覆。这些新技术在开放的市场条件下已具有竞争力，但对化石燃料的大量补贴和监管支持扭曲的电力市场，有利于集中的公用事业垄断企业，它们有强烈的动机，推迟SWB的部署和颠覆。

4. 通过“能源权利法案”保障个人生产、储存和交易电力的权利。

“自由能源”要求所有个人、社区和公司，在能源互联网中自由地生产、储存并与任何人交易电力。而现今，许多希望这样做的人，即使有机会，也无法公平地进入能源市场。

如果有人被排除在外，自由开放的能源市场就无法正常运作，也无法充分发挥SWB的潜力。由于SWB可在任何规模上部署，从住宅屋顶到TW级的装置，这些技术本质上是民主和分布式管理的。

尤其重要的是，个人家庭和公司有权拥有分布式能源(DER)，并在市场上利用它们，以支持运输方面电动汽车对化石燃料的颠覆。

因此，《能源权利法案》承认个人和企业生产、储能和交易电力的权利，类似于有权生产、储存和交易信息。根据这项权利法案，政府不应对自主的SWB征税。这种方法会把自由市场资本主义引入各级电力，加速各种级别的电气化(以及化石燃料的颠覆)。还能加速电动汽车的采用，可用于家庭供电，并参与电网交易和稳定。一辆行驶200英里的电动汽车可满足普通德国家庭数天的电力需求。也会加速采暖和烹饪的电气化。

5. 政府重点干预住宅和商业供暖以及烹饪电气化。

德国政府的干预和资本支出，应侧重于即使有正确的市场信号也难以改变的领域。这意味着支持住宅供暖和烹饪电气化，这些领域由于缺乏标准和“即插即用”的解决方案，从化石燃料天然气转向电供暖和烹饪等变得困难且相对昂贵。

政府的支持必须包括加快制定适用的“即插即用”式的家庭电网标准，包括太阳能、固定电池、电动汽车、空间电加热和电磁炉。德国标准的制定和早期采用能推动新的全球产业，对电子影响就像硅谷和互联网对二进制数字的影响一样。

6. 保护人民，而不是保护产业。

同样至关重要的是，紧急补贴和支持侧重于人民而不是行业。因危机和混乱流离失所的工人应该得到保护，但应允许解散化石燃料公司和组织机构。

无论德国政府做出何种政策决定，纯粹由于各种经济因素，SWB就已准备好取代现有的能源行业。RethinkX的研究表明，传统能源资产已经陷入困境[5]，因而无法维持预期的收益。这意味着旨在延长这些行业寿命的各项开支会适得其反。

政府不应设法保护那些注定在未来十年要被取代的产业，而应把重点放在逐步淘汰现有产业的计划上，促进人员和专业知识快速流向清洁能源系统。研究表明，与现有行业相比，清洁能源颠覆，有望创造更多的就业机会。由于发电量将增加两倍以上，而且德国大部分化石燃料基础设施已经电气化，因此实现这一转变所需的电气工程师和电气承包商的数量很可能有相应的增长。

至关重要的是，政府必须制定计划，帮助人们从崩溃的化石工业过渡到蓬勃发展的电气化工业。大量零边际成本的能源，还可使现有的汽车制造业等使用大量能源的行业更具竞争力，同时还可基于传统能源系统不可能实现的产品和服务，创造新的产业。

见解与思考

一年之后，乔治亚·巴特利(Georgia Bartlett)在RethinkX网站发表文章说，“甚至德国首都柏林有可能在2030年前实现净零排放”，使通往“2030年自由能源”之路提前10年。“如果做得好，还有可能创造一个更有活力、繁荣、公平、分散、有弹性和可持续的社会……”。

2023年3月26日柏林全民公投，没有达到所需的最低支持票数，但上文提出需要遵循的某些关键原则，有借鉴的价值：

清晰的信号：承诺实现净零，为企业、投资者、个人和社区提供清晰和确定的信息。

支持性监管：在各个层面建立自由、开放和竞争的电力能源市场。减少可能阻碍清洁可再生能源技术在整个经济中推广的监管阻力和繁文缛节。

能源权利：保证所有个人、企业和社区都有权利产生、储存和销售电能。就像今天的电力互联网，每个人都可以交易电子、光子和二进制数字。

金融激励：建立金融激励机制，投资于各级新系统的基础设施，加速正在进行的系统转型。

财政干预：利用税收和补贴加速转型。只对能源交易征税，不再对使用清洁可再生能源“发电自用”征税。将政府的主要干预措施集中在住宅和商业供暖电气化上。

教育作用：依据科学现实教育公民使其了解：净零是通往更加繁荣之路，而不是奉献。利用希望、乐观和机会推动变革。实现净零目标的任务虽然艰巨，但现实更像是利用重力实现技术雪球效应(见上图)。

抵制既成现实：停止对温室气体排放高产业的补贴、保护和其他支持。停止对“权宜之计”的补贴和支持(例如，使现有系统“不那么糟糕”的措施)。

技术中性：对监管和财政政策采取非规定性、技术不可知的方法，确保那些在新兴范式中蓬勃发展的技术不会受到惩罚。不要将它们与“上述所有”方法相混淆。

社交网络：保护人民和社区，而不是那些将在转型过程中崩溃的传统公司和行业。为人们提供社会资本、教育和培训，以促进清洁可再生技术产业的发展。

真正的补偿：新系统产生的超多能源可以出口，作为真正的零碳能源补偿使用。在短期内，其他经济部分(如食品)2030年代实现脱碳时，净零排放需要某些补偿。随着时间推移，补偿需求将迅速减少。

有可能创建新的能源系统。最重要的是，优先考虑自由、自给自足和企业家精神的驱动力，关键是各个层面实现净零排放。新能源系统不是现在基于稀缺原子和分子的集中式、分层、命令和受控的能源系统的清洁版。相反，它正在转向完全分散的、多对多网络的、基于无限光子和电子的零碳电力能源系统。政府的主要目标不是把它当作中央集权企业来经营，而是释放数百万人的乐观、企业家精神驱动力，他们希望为能源系统转型做出贡献。

每个人都可为建立这个净零体系做出直接、可衡量、可感知的贡献。不同层面上的成功，可以让人们对国家实现“能源自由”产生乐观情绪，其本身就是可改变、可实现的目标。

参考资料与注释

[1] Tony Seba, James Arbib, Dr. Adam Dorr and Dr. Nafeez Ahmed, Germany’s Path to ‘Freedom Energy’ by 2030, RethinkX, May 2022.

[2] 巴克明斯特·富勒，即Richard Buckminster Fuller，(1895-07-12—1983-07-01)美国建筑师，拥有55个荣誉博士学位和26项专利发明。他提倡的低碳概念启发了科学家并最终获得诺贝尔奖。

[3] Adam Dorr & Tony Seba, 100% Solar, Wind, and Batteries Is Just the Beginning, October 2020.

[4] 重新思考气候变化：人类如何选择通过使用现有技术破坏能源、运输和食品，到2035年减少90%的排放。详见：James Arbib, Adam Dorr, Tony Seba, energy independence, decarbonization and superabundance, Rethinking Climate Change, RethinkX, August 2021.

[5] 大搁浅：不准确的主流平准化电力成本(LCOE)估计如何在传统能源资产中制造万亿美元的泡沫，详见Adam Dorr & Tony Seba, Rethinking Energy, RethinkX, February 2021.